LEDランプ 523-2SURD/S530-A3 データシート - ブリリアントレッド - 20mA - 32mcd - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、インジケータおよびバックライト用途向けに設計された高輝度5mm LEDランプの完全な技術仕様を提供します。本デバイスはAlGaInPチップを採用し、拡散樹脂レンズにより広く均一な視野角を確保したブリリアントレッドの光出力を実現します。様々な電子アセンブリにおいて信頼性と堅牢性を備えるよう設計されています。

1.1 主要機能と適合規格

本LEDシリーズは、現代の電子設計に適した主要な機能と適合認証を提供します：

• 視野角オプション：様々なアプリケーション要件に対応するため、複数の視野角が用意されています。
• 包装形態：自動実装プロセスに対応するため、テープ&リール供給です。
• 環境規格適合：本製品はEUのRoHS（有害物質使用制限）およびREACH規制に適合しています。またハロゲンフリーに分類され、臭素（Br）および塩素（Cl）含有量はそれぞれ900 ppm未満、合計で1500 ppm未満です。
• 高輝度：より高い光度を必要とするアプリケーション向けに特別に設計されています。
• 色および光度バリエーション：本ランプシリーズは、異なる色および光度グレードで提供されています。

1.2 主な用途

本LEDは、主に民生および産業用電子機器のインジケータまたはバックライト光源として使用することを意図しています。典型的な用途分野は以下の通りです：

• テレビ
• コンピュータモニター
• 電話機
• 汎用コンピュータ周辺機器およびインジケータ

2. 技術仕様と客観的解釈

本セクションでは、LEDの絶対最大定格および標準動作特性を詳細に説明します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。通常使用では、これらの限界値付近での動作は推奨されません。

• 連続順方向電流（IF）：25 mA。これは連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順方向電流（IFP）：60 mA。これは1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下でのみ許容されます。
• 逆方向電圧（VR）：5 V。逆方向でこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 許容損失（Pd）：60 mW。パッケージが放散できる最大電力です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +100°C（保管）。
• はんだ付け温度（Tsol）：5秒間 260°C。これはリフローはんだ付けプロファイルの許容範囲を定義します。

2.2 電気光学特性

これらは標準試験条件（IF=20mA）下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）：32 mcd（代表値）、16 mcd（最小値）。これはピーク強度方向で知覚される明るさです。
• 視野角（2θ1/2）：120°（代表値）。光度がピーク値の半分になる角度です。拡散レンズにより、この広い視野パターンが形成されます。
• ピーク波長（λp）：632 nm（代表値）。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：624 nm（代表値）。人間の目が知覚する単一波長であり、ブリリアントレッドの色を定義します。
• 順方向電圧（VF）：2.0 V（代表値）、20mA時で1.7 V（最小）から2.4 V（最大）の範囲です。このパラメータの測定不確かさは±0.1Vです。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時、10 μA（最大）。

測定許容差：光度：±10%、主波長：±1.0nm。

3. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線が記載されています。これらを理解することは、堅牢な回路設計にとって重要です。

3.1 スペクトル分布と空間分布

相対強度 vs. 波長曲線は、632 nm付近を中心とする典型的な狭い発光スペクトルを示しており、AlGaInP材料の特徴です。指向性曲線は、拡散レンズによって形成される120°の広いランバート型の発光パターンを視覚的に確認するもので、軸外角度からの良好な視認性を保証します。

3.2 電気的特性と熱的特性

順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）は、ダイオードの指数関数的関係を示しています。代表的な動作点である20mAでは、電圧は約2.0Vです。相対強度 vs. 順方向電流曲線は、光出力が最大定格まで電流に比例して直線的に増加することを示していますが、設計者は高電流時の放熱を考慮する必要があります。

相対強度 vs. 周囲温度および順方向電流 vs. 周囲温度曲線は、熱管理にとって重要です。光度は周囲温度の上昇とともに減少します。逆に、一定電圧では、ダイオードの順方向電圧の負の温度係数により、順方向電流は温度の上昇とともに増加します。これは、電流制限回路による適切な管理がなければ、熱暴走につながる可能性があります。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LEDは標準的な5mmラジアルリードパッケージを採用しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル（mm）です。
• フランジ高さは1.5mm（0.059インチ）未満でなければなりません。
• 規定されていない寸法の標準公差は±0.25mmです。

寸法図には、リード間隔、ボディ直径、レンズ形状、全高が規定されており、これはPCBフットプリント設計および機械的適合性に不可欠です。

4.2 極性の識別

カソードは通常、LEDのプラスチックフランジの平らな部分および/または短いリードによって識別されます。逆バイアスによる損傷を防ぐため、取り付け時には正しい極性を守る必要があります。

5. 組立、はんだ付け、および取り扱いガイドライン

デバイスの信頼性と性能を維持するためには、適切な取り扱いが不可欠です。

5.1 リード成形

• 曲げ加工は、エポキシボールの根元から少なくとも3mm離れた位置で行い、シール部へのストレスを避けてください。
• はんだ付け前にリードを成形してください。
• パッケージにストレスをかけないでください。PCBの穴位置がずれていると強制挿入となり、エポキシ樹脂を劣化させる可能性があります。
• リードの切断は室温で行ってください。

5.2 保管

• 推奨保管条件：出荷後3ヶ月まで、温度30°C以下、相対湿度70%以下。
• 長期保管（1年まで）の場合は、窒素封入および乾燥剤入りの密閉容器を使用してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化は結露の原因となるため避けてください。

5.3 はんだ付けプロセス

重要なルール：はんだ接合部からエポキシボールまでの最小距離を3mm確保してください。

手はんだ：はんだごて先温度最大300°C（30Wごての場合）、はんだ付け時間最大3秒。

フロー/ディップはんだ付け：予熱温度最大100°C（最大60秒）。はんだ浴温度最大260°C、5秒間。

はんだ付けに関する一般的な注意：

• 高温工程中にリードにストレスをかけないでください。
• ディップ/手はんだ付けは複数回行わないでください。
• はんだ付け後、LEDが室温まで冷却するまでは機械的衝撃から保護してください。
• 効果的な最低のはんだ付け温度を使用してください。
• 推奨はんだ付けプロファイルグラフが提供されており、予熱、ソーク、リフロー、冷却の時間と温度ゾーンを示しています。

5.4 洗浄

• 必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで1分以内にのみ洗浄してください。
• 超音波洗浄は避けてください。絶対に必要な場合は、損傷が発生しないことを確認するために、プロセスパラメータ（出力、時間）を事前に評価してください。

5.5 熱管理とESD

熱管理：動作電流は、デレーティング曲線に示すように、周囲温度に基づいて適切にデレーティングする必要があります。接合温度を制御するために、アプリケーション設計段階で適切なPCBレイアウト、および必要に応じて放熱対策を考慮すべきです。

ESD（静電気放電）：LEDはESDに敏感です。取り扱いおよび組立時には、接地された作業台やリストストラップの使用を含む、標準的なESD対策に従ってください。

6. 包装、ラベル、および発注情報

6.1 包装仕様

LEDは、輸送および保管中の損傷を防ぐために包装されています：

• 一次包装：帯電防止袋。
• 二次包装：5袋入りの内箱。
• 三次包装：10個の内箱入りの外箱。
• 包装数量：1袋あたり200～500個。したがって、1つの外箱には10,000～25,000個が入ります（内箱10個 * 袋5個 * 200-500個）。

6.2 ラベルの説明

包装上のラベルには、トレーサビリティおよびビニングのためのいくつかのコードが含まれています：

• CPN：顧客部品番号。
• P/N：メーカー部品番号（例：523-2SURD/S530-A3）。
• QTY：包装数量。
• CAT：光度ランク（輝度ビン）。
• HUE：主波長ランク（色ビン）。
• REF：順方向電圧ランク（電圧ビン）。
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

7. アプリケーション設計上の考慮事項とFAQ

7.1 回路設計

電圧源から本LEDを駆動する場合は、電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。保守的な設計のためには、部品間のばらつきがあっても電流が20mAを超えないように、データシートの最大順方向電圧（2.4V）を使用してください。例えば、5V電源の場合：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。標準的な150 Ωの抵抗を使用すれば安全マージンが得られます。

7.2 典型的なユーザー質問への回答

Q: このLEDを25mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大定格は25mAですが、電気光学特性は20mAで規定されています。信頼性の高い長期動作のため、および温度影響を考慮すると、周囲温度が高い場合はデレーティング曲線を使用し、20mA以下で設計することをお勧めします。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（632nm）は発光スペクトルの物理的なピークです。主波長（624nm）は、人間の目がLEDの色に一致すると知覚する単一波長です。主波長は色表示アプリケーションにより関連性があります。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 適度な周囲温度で20mA動作する場合、単一のLEDに対して専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、高密度アレイ、高周囲温度、または最大電流付近で駆動する場合には、熱管理が重要になります。PCB自体がリードを介してヒートシンクとして機能します。

8. 技術比較と差別化

本LEDは、その特定の材料と構造の選択により差別化されています：

• チップ技術（AlGaInP）：従来技術と比較して、AlGaInPは赤色および琥珀色LEDにおいてより高い効率と優れた色純度を提供し、良好な光度を持つ指定のブリリアントレッド色を実現します。
• 拡散レンズ vs. クリアレンズ：拡散樹脂レンズは、わずかなピーク軸上強度を犠牲にして、はるかに広く均一な視野角（120°）を実現し、ホットスポット効果を排除します。これは様々な角度から見る必要があるインジケータに最適です。
• 規格適合：完全なRoHS、REACH、およびハロゲンフリー適合により、グローバル市場および環境配慮設計に適しており、非適合品との差別化を図っています。

9. 動作原理とトレンド

9.1 基本的な動作原理

これは順方向バイアスで動作する半導体フォトダイオードです。順方向電圧（V_F）を超える電圧が印加されると、AlGaInP半導体材料内のp-n接合部で電子と正孔が再結合します。この再結合により、材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長（可視スペクトルの赤色領域）の光子（光）としてエネルギーが放出されます。拡散エポキシ樹脂レンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを整形します。

9.2 業界の状況とトレンド

5mmラジアルLEDは、そのシンプルさ、低コスト、およびスルーホール実装の容易さから、基本的で広く使用されているコンポーネントであり続けています。表面実装デバイス（SMD）LEDが大量自動生産を支配していますが、このようなスルーホールLEDは、試作、教育キット、修理作業、およびより高い単点輝度や振動に対する堅牢性を必要とするアプリケーションで依然として広く使用されています。このセグメント内でのトレンドは、より高い効率（mAあたりのより多くの光出力）、より厳格な環境規格適合、およびバッチ生産における色と輝度の均一性のためのより一貫したビニングに向かっています。